多带频率倍增器制造技术

在集成系统中配置成生成频率和倍增频率的多带频率倍增器。该多带频率倍增器包括多带倍增器核心，该多带倍增器核心带有配置成接收倍增器输入信号的倍增器核心差分放大器。可开关负载阻抗与该倍增器核心差分放大器连接，并包含n个倍增器分部。每个倍增器分部包括分部阻抗和分部开关。当与n个临界频率的所选一个相对应的分部开关的所选一个被触发时，该倍增器核心差分放大器在n个临界频率的所选一个的范围中生成具有基本上等于输入频率的k倍的频率的输出信号。

【技术实现步骤摘要】
多带频率倍增器
本专利技术涉及频率倍增器，尤其涉及多带频率倍增器。
技术介绍
频率倍增器是将输入信号的频率乘以所希望数字的器件。频率倍增器通常用在射频（“RF”）和微波测试仪器和通信系统中，以便扩展较低频率源的频率范围。倍增信号可以使用非线性器件生成，该非线性器件可以包括无源（像肖特基（Schottky）二极管那样）或有源（像场效应晶体管或双极型结晶体管）器件。二极管一般工作在比晶体管高的频率上，是最高频率倍增器的优先选择。但是，二极管通常需要较高的工作功率和具有较高的转换损耗。另一方面，晶体管便于使用，因为它们具有增益，可以在较低功率水平上产生倍增频率。频率倍增器包括生成输入信号的频率谐波的非线性元件。输出输入信号的所生成谐波作为所希望倍增信号。输入信号的临界频率通常在倍增器中受到抵制，使得输出信号具有基本谐波频率。倍增器通常被设计成抑制临界频率和增强偶数谐波（2fo、4fo、6fo等）或奇数谐波（3fo、5fo、7fo等）。这样的频率倍增器被分别叫做偶数频率倍增器和奇数频率倍增器，或更常见地，分别叫做倍频器和频率三倍器。现有频率倍增器的显著缺点是它们通过工作在特定倍增频带上执行单一功能。在通信系统和测试仪器中常见的是，取决于系统的状态，需要在临界频率或在倍增频率的信号。特定倍增频带可能提供不了足够的频率范围。现有频率倍增器是与开关网络连接选择在不同倍增频率或在临界频率的信号的单倍增频带器件。鉴于前述情况，一直需要能够在不同倍增频带中生成倍增频率的频率倍增器。
技术实现思路
为了完全或部分解决前述问题和/或本领域的普通技术人员可能观察到其它问题，本公开提供了如在下面阐述的实现中，通过例子所述的方法、过程、系统、装置、仪器和/或设备。按照一种实现，提供了一种频率倍增器。一种示范性频率倍增器包含输入放大器，其被配置成接收具有输入频率的频率倍增器输入信号，和生成适当放大的频率倍增器输入信号。该频率倍增器包括配置成允许选择多个频带的多带倍增器核心。倍增器核心差分放大器接收倍增器输入信号。该倍增器核心差分放大器包括倍增器核心差分输出端。可开关负载阻抗与该倍增器核心差分输出端连接。该可开关负载阻抗包含n个倍增器分部。每个倍增器分部包括分部阻抗和分部开关。该倍增器核心差分输出端生成倍增频率基本上等于输入频率的k倍的输出信号。当与n个临界频率的所选一个相对应的分部开关的所选一个被触发时，该倍增频率在n个临界频率的所选一个的范围之内。负载电阻器与该倍增器核心差分输出端相对地与该可开关负载阻抗连接。一旦考查了如下的图形和详细描述，本专利技术的其它设备、装置、系统、方法、特征和优点对于本领域的普通技术人员来说将是或将变得显而易见。预定所有这样的另外系统、方法、特征和优点都包括在这个描述之内，在本专利技术的范围之内，以及受所附权利要求保护。附图说明本专利技术可以参照如下图形得到更好理解。图形中的组件未必成比例，而是把重点放在例示本专利技术的原理上。在图形中，相同标号在所有不同图形中都表示相应部分。图1是多带频率倍增器的示范性实现的框图；图2是多带频率倍增器的示范性实现的示意图；图3A-3C是三倍器核心的示范性实现的示意图；图4是三倍器核心被控制成工作在直通模式下时三倍器核心的等效电路的示意图；图5是三倍器核心被控制成工作在第一倍增器带模式下时三倍器核心的等效电路的示意图；图6是三倍器核心被控制成工作在第二倍增器带模式下时三倍器核心的等效电路的示意图；图7是三倍器核心被控制成工作在第三倍增器带模式下时三倍器核心的等效电路的示意图；图8是配置成有选择地滤波三倍器核心的输出频率的开关滤波器的示意图；图9是在高通滤波模式和全通滤波模式下图8中的开关滤波器的等效电路的示意图；图10是例示带有开关后滤波的可开关多带频率倍增器的示范性实现的操作的流程图；以及图11是使用四带三倍器核心的频率倍增器的示范性实现的在频率范围和倍增频率中的测量输出功率的曲线图。具体实施方式如本文所使用，术语“基频”指的是要乘以基频的谐波的提取数的频率。基频可以指设置给到频率倍增器的输入信号的任何频率。如本文所使用，术语“三倍器”指的是使输入信号的频率增至三倍的频率倍增功能、组件、系统、设备、或方法。三倍功能指的是根据基频提取三次谐波。术语“三倍器”无意限制将频率值乘以3的倍数。也可以使用输入频率的任何倍数，它可以指基频的无论奇数还是偶数的任何谐波的提取数。图1是多带频率倍增器100的示范性实现的框图，多带频率倍增器100被配置成接收在给定频率fin上的输入信号和生成频率是输入频率乘以一个整数的输出信号。该整数倍数可以是与输入频率的偶数或奇数谐波相对应的偶或奇整数。图1中的多带频率倍增器100包括带选择功能102和滤波选择功能104。带选择功能102允许选择n个频率倍增带之一，或让输入频率直通到频率倍增器输出信号的直通带。每个频率倍增带包含输入频率的所选谐波（k次，其中k>1）的频率范围，其中输入频率fin在围绕临界频率f0的范围内。图1中的频率倍增器输出信号的频率是fout=kfin。在操作时，用户可以选择直通带来生成在与输入信号相同的频率上的输出信号。直通带可以是，例如，频率发生器的输出频率值的正常、未倍增范围。如本文所使用，术语“直通带”将指选择直通带来工作的工作模式。用户可以选择第一倍增带（例如，图1中的“band1”）来生成频率是k×输入频率的输出信号。其中输入频率在围绕band1临界频率（band1f0）的范围内。如本文所使用，术语“Bandn模式”将指选择n个频率倍增带之一的工作模式。在band1模式中，band1临界频率，即，band1f0可以是在直通模式下生成的频率的范围内的频率。对于band2模式和band3模式，可以选择不同频率作为临界频率。滤波选择功能104允许选择滤波模式。图1中的多带频率倍增器100包括两种滤波模式：全通滤波模式和高通滤波模式。可以选择高通滤波模式生成具有作为输入频率的三次谐波生成高频的输出信号以便抑制输入频率。带选择功能102和滤波选择功能104可以通过控制电路来控制，该控制电路生成到带选择功能102和滤波选择功能104的每个输入端的信号。该控制电路可以使用任何适当控制电路来实现，包括，例如，数字处理器、数字逻辑电路、或将用户的选择电传送给多带频率倍增器100的完全模拟电路。图1中的多带频率倍增器100提供了可以选择几个频率倍增带之一的可开关频率倍增器。通过将每个频率倍增带设置成倍增围绕不同临界频率的输入频率，可以将频率的原始范围扩展成允许输出宽范围的倍增频率。多带频率倍增器100可以有利地实现成工作在像频率发生器、测试仪器、和通信系统那样，需要生成频率的多种系统和设备中的子系统。多带频率倍增器100可以有利地实现成集成电路。图2是多带频率倍增器200的示范性实现的示意图。图2中的多带频率倍增器200包括输入放大器202，其被配置成接收输入频率在围绕所选基频的一定频率范围中的频率倍增器输入信号。输入放大器202生成在频率倍增器输入信号的频率上的适当放大的频率倍增器输入信号。输入放大器202可以使用任何适当放大电路来实现，该放大电路使用具有增益的非线性器件。图2中的输入放大器202是差分输入、差分输出限制放大器。在一个例子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率倍增器，包含：输入放大器，其被配置成接收具有输入频率的频率倍增器输入信号，和生成适当放大的频率倍增器输入信号；多带倍增器核心，其包含：倍增器核心差分放大器，其被配置成接收倍增器输入信号，和具有倍增器核心差分输出端；以及与该倍增器核心差分输出端连接的可开关负载阻抗，该可开关负载阻抗包含n个倍增器分部，每个倍增器分部包括分部阻抗和分部开关，其中该倍增器核心差分输出端生成具有基本上等于输入频率的k倍的输出频率的输出信号，其中当与n个临界频率的所选一个相对应的分部开关的所选一个被触发时，该输出频率在n个临界频率的所选一个的范围之中；以及与该倍增器核心差分输出端相对地与该可开关负载阻抗连接的负载电阻器。

【技术特征摘要】
2013.04.19 US 13/866,6341.一种频率倍增器，包含：输入放大器，其被配置成接收具有输入频率的频率倍增器输入信号，和生成放大的频率倍增器输入信号；多带倍增器核心，其包含：倍增器核心差分放大器，其被配置成接收频率倍增器输入信号，和具有倍增器核心差分输出端；以及与该倍增器核心差分输出端连接的可开关负载阻抗，该可开关负载阻抗包含n个倍增器分部，每个倍增器分部包括分部阻抗和分部开关，其中该倍增器核心差分输出端生成具有等于输入频率的k倍的输出频率的输出信号，其中当与n个临界频率的所选一个相对应的分部开关的所选一个被触发时，该输出频率在n个临界频率的所选一个的范围之中；以及与该倍增器核心差分输出端相对地与该可开关负载阻抗连接的负载电阻器。2.如权利要求1所述的频率倍增器，其中n个倍增器分部每一个的分部阻抗具有这样选择的阻抗值，使得：当未触发分部开关时，该多带倍增器核心工作在生成在输入频率的频率倍增器输出信号的直通带中；当触发了n个分部开关的所选一个时，该多带倍增器核心工作在n个倍增带之一中，以便在与所选分部开关相对应的n个临界频率之一的范围中生成频率倍增器输入信号的k次谐波。3.如权利要求2所述的频率倍增器，其中当触发了n个分部开关的所选一个时：n个倍增器分部组合起来起λ/4谐振器的作用，该λ/4谐振器的谐振频率是与所选分部开关相对应的n个临界频率之一的1/k的频率的k次谐波。4.如权利要求3所述的频率倍增器，其中：n个分部开关的每一个包括：每一个可信号通信地与该倍增器核心差分输出端的相应一个连接的一对二极管，该对二极管中的每个二极管当该二极管被反向偏置时具有二极管电容，而当该二极管被正向偏置时具有二极管正向偏置电阻；以及电流源开关，其与该对二极管连接，以便当该电流源开关被开关到源电流时，以及当与二极管相对应的该倍增器核心差分输出端正向偏置二极管时，正向偏置每个二极管；以及n个倍增器分部每一个的分部阻抗包括：传输线长度，其中当n个分部开关的所选开关被触发时形成的λ/4谐振器的谐振频率由未触发的n-1个分部开关中的二极管的二极管电容、和由负载电阻器与触发的n个分部开关的所选一个的二极管的二极管正向偏置电阻的并联组合形成的传输线负载决定。5.如权利要求4所述的频率倍增器，其中n个倍增器分部每一个的分部阻抗包括螺旋形电感器。6.如权利要求1所述的频率倍增器，进一步包含：可信号通信地与该倍增器核心差分输出端连接的开关滤波器，该开关滤波器包含：包含第一晶体管和第二晶体管的滤波差分对放大器；跨接在第一晶体管上的发射极与第二晶体管上的发射极之间的滤波电容器；与跨接在第一晶体管上的发射极与第二晶体管上的发射极之间的滤波电容器并联的串联滤波电阻器对；与跨接在第一晶体管上的发射极与第二晶体管上的发射极之间的滤波电容器并联的滤波二极管对，该滤波二极管对被连接成朝着该滤波二极管对之间的开关节点正向偏置；全通滤波开关，其被连接在开关节点上，以便当被触发时，正向偏置每个二极管，以便在直通模式下输出在输入频率的信号；以及高通滤波开关，其被连接在串联滤波电阻器对之间，以便灌入每个电阻使每个二极管反向偏置，以便在抑制输入频率的同时生成倍增频率。7.如权利要求1所述的频率倍增器，其中该多带倍增器核心是第一多带频率三倍器，该频率倍增器进一步包含：以级联配置与该第一多带频率三倍器连接的第二多带频率三倍器。8.如权利要求5所述的频率倍增器，其中该输入放大器是使用配置成生成方波的输入差分限制放大器实现的。9.一种集成多带倍增器核心，包含：倍增器核心差分放大器，其被配置成接收在输入频率的输入信号，该倍增器核心差分放大器包含倍增器核心差分输出端；与该倍增器核心差分输出端连接的可开关负载阻抗，该可开关负载阻抗包含n个倍增器分部，每个倍增器分部包括分部阻抗和分部开关，其中当与n个临界频率的所选一个相对应的分部开关的所选一个被触发时，该倍增器核心差分输出端在n个临界频率的所选一个的范围中生成具有基本上等于输入频率的k倍的频率的输出信号；以及与该倍增器核心差分输出端相对地与该可开关负载阻抗连接的负载电阻器。10.如权利要求9所述的集成多带倍增器核心，其中n个倍增器分部每一个的分部阻抗具有这样选择的阻抗值，使得：当未触发分部开关时，该集成多带倍增器核...

【专利技术属性】
技术研发人员：BY旺格，ER埃勒斯，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US